全 文 ：　 2010年 5月第 29卷　第 5期
绵阳师范学院学报
JournalofMianyangNormalUniversity
May.2010
Vol.29　No.5　
收稿日期:2010-04-03
基金项目:四川省教育厅自然科学重点基金项目(2006B098)。
作者简介:罗英(1964-　),女 ,副教授 ,主要研究方向:植物生理生化。
航天诱导凤仙花 SP4 植株 10种微量元素含量变化
罗　英 ,罗明华
(绵阳师范学院生命科学与技术学院 , 四川绵阳　621000)
摘　要:用火焰原子吸收光谱法测定了凤仙花中微量元素(Ca, Mg, K, Cu, Zn, Mn, Cr, Co, Ni和 Fe)的含
量 , 并对结果进行了分析比较。结果表明:(1)该方法的加标回收率为 97.2%-103.2%, RSD<2.7%, 具有良好
的准确度和精密度。 (2)航天诱导对凤仙花植株的微量元素的积累产生了重要的影响 , 根中 Fe的含量是对照植
株的 3.36倍 , 叶中 Cr元素的含量为未经搭载亲本的 50%。人体必需的重要微量元素 Zn, Fe, Mn, Cu等含量均较
高。
关键词:凤仙花;原子吸收光谱法;微量元素
中图分类号:O657.31/693　　文献标识码:A　　文章编号:1672-612x(2009)05-0057-04
凤仙花为凤仙花科(Balsaminaceae)凤仙花属(ImpatiensL.)一年生草本植物。我国大部分地区均有分
布 [ 1-2] 。凤仙花性寒 ,叶甘微苦 ,该植物全草 、根 、种子均可入药。具有祛风 、除湿 、活血 、消肿 、止痛之功效 ,
用于治疗跌打损伤 ,腰腹肿痛 ,疗疮 ,鹅掌风灰指甲等症 [ 3] 。微量元素是药物防病治病的重要物质基础 ,特
点是量小功能大 , 对许多生物分子的活性起到调控作用[ 3] 。汤泽生等利用卫星搭载和空间育种技术 ,发现
了 “院 3”突变体 ,并培育了 SP1 、SP2 、SP3代 [ 4 -6] ,杨军等研究得出 SP4植株的性状趋于稳定 [ 7] 。目前 ,国内
外文献航天诱导凤仙花 SP4代植株与未经搭载亲本不同部位微量元素含量测定尚无文献报道。本试验将
以航天诱导凤仙花 SP4 代植株与未经搭载亲本的根 、茎 、叶 、花瓣作为研究对象 ,用火焰原子吸收光谱
法 [ 8-9]测定 10种矿物元素的含量 ,通过定量分析航天诱变与野生风仙花不同部位微量元素含量的变化 ,揭
示航天诱导对凤仙花微量元素的影响 ,为综合研发利用凤仙花提供科学依据 。
1　试验部分
1.1　仪器与试剂
仪器:原子吸收分光光度计(TAS-990型), KJ-B型无油气体压缩机 ,空心阴极灯(单元素);数显恒
温干燥箱(101-2A),分析天平(AUY120),实验室常规消化装置等。二次蒸馏水器 。
试剂:硝酸 ,高氯酸 ,过氧化氢均为优级纯;高纯水;Ca, Mg, K, Cu, Zn, Mn, Cr, Co, Ni和 Fe基准金
属或基准试剂。标准溶液由基准试剂 ,按光度法常规要求配制成待测成分含量为 1.000 mg· mL-1的储
备液 , 测定时稀释至所需浓度 。稀释液为硝酸(4+96)。试验用水为重蒸馏水 , 所用玻璃仪器均依次经硝
酸 、自来水 、重蒸馏水清洗 ,用硝酸(4+96)浸泡过夜备用。
1.2　试验材料
本实验材料由西华师范大学汤泽生教授提供。将种子分为两组 , 即实验组与对照组。实验组:航天
诱导凤仙花突变系 SP4 ,该突变系是将凤仙花风干种子搭乘 “神舟” 4号飞船 , 于 2002年 12月 30日 0时
40分起飞 , 2003年 1月 5日 19时 16分返回地面 , 绕地球运行 105圈 , 历时 6天 18小时 36分 。后经汤
泽生教授研究小组通过航天诱发的 “院 3”突变株继代而成 。对照组:未经搭载的凤仙花亲本(地面对照 ,
CK)种子 。实验材料种植于绵阳师范学院植物园。
1.3　试验方法
将样品植株冲洗洁净 ,切分为根 、茎 、叶 、花 ,置阴凉通风处自然风干 ,置于 80℃干燥箱中干燥至 30h,
研碎后过 0.30 mm筛备用。分别平行称取根 、茎 、叶 、花样品 1.00 g,各 3份 ,置于洁净的圆底烧瓶 ,加入一
定量硝酸与高氯酸混酸(80+20),电热板消化近干 , 冷却 , 加浓硝酸 10 mL及少量水溶解消化后残物 ,转
DOI :10.16276/j.cnki.cn51-1670/g.2010.05.009
入 100mL容量瓶 ,用高纯水定容 ,得待测样品品溶液 。
2　结果与讨论
2.1　仪器工作条件考察
对 10种需要测定元素仪器工作参数进行实验考察 ,并进行了条件优化 。对检测灵敏度较高 、吸光度偏
大的元素 ,采取偏转适当角度燃烧头的方法以降低吸光度;对测定时吸光度值太小的 Ca元素 ,由于高氯酸
对钙的测定有明显影响 ,在消化环节注意减少溶剂残存 ,避免高氯酸残留对钙测定的影响。试验说明 ,相
同批次消解液同批次测定 10种元素 ,相互无明显干扰现象。试验确定的理想仪器工作条件如表 1。
表 1　测定的工作条件
Tab.1　Parametersforflamespectrometry
元素 波长(nm)
灯电流
(mA)
谱带宽
(nm)
燃器高度
(mm)
乙炔气流量
(L· min-1)
空气流量
(L· min-1)
Fe 248.3 4.0 0.2 8.0 2.2 7.0
Zn 213.8 3.0 0.4 6.0 2.0 6.0
Cu 324.7 3.5 0.4 6.0 1.6 6.0
Mn 279.5 2.0 0.2 6.5 2.0 6.5
Ca 425.6 3.0 0.4 6.0 2.2 6.5
Mg 285.2 2.5 0.4 6.0 1.6 6.0
K 766.5 2.0 2.0 5.5 3.0 7.5
Co 240.7 4.0 0.2 5.0 2.2 6.5
Cr 357.3 3.0 0.4 8.0 2.0 6.0
Ni 232.0 4.0 0.2 6.0 2.1 6.5
2.2　工作曲线 、检出限
为了确定标准溶液浓度范围 ,配制 10种需要测定元素各浓度标准溶液和样品溶液 ,在表 1工作条件测
定 10种元素吸光度值 。结果表明 ,在试验溶液浓度范围之内 , 10种元素浓度与吸光度两者都有良好线性
关系 ,具体结果见表 2。在优化条件下测得 10种待测元素的检出限 ,各元素检出限(3S/N)均低于 0.01mg
· L– 1。
表 2　线性回归方程和相关系数
Tab.2　Linearregresionequationandinterrelatedcoeficient
元素 线性范围 ρ/ (mg· L– 1) 线性回归方程 相关系数
Fe 8.00 ～ 20.00 Y=0.0318ρ+0.0270 0.9997
Zn 0.20 ～ 1.50 Y=0.4159ρ+0.0034 0.9994
Cu 0.20 ～ 1.20 Y=0.1361ρ-0.0058 0.9993
Mn 0.60 ～ 1.40 Y=0.2725ρ-0.0260 0.9999
Ca 4.00 ～ 120.00 Y=0.0097ρ+0.1355 0.9995
Mg 2.00 ～ 10.00 Y=0.0418ρ+0.1385 0.9994
K 2.00 ～ 10.00 Y=0.1083ρ+0.8242 0.9999
Co 0.20 ～ 1.00 Y=0.0765ρ-0.0015 0.9999
Cr 0.40 ～ 1.20 Y=0.0075ρ-0.6736×10-4 0.9999
Ni 0.10 ～ 0.50 Y=0.0590ρ-4×10-4 0.9990
2.3　方法准确度 、精密度
按试验方法 ,对风仙花样品溶液不间断测定 9次的相对标准偏差(RSD)为 0.2% ～ 2.9%之间 ,仪器精
密度符合分析要求。对 10种待测元素样品溶液进行了加标回收试验 , 分别准确移取上述供试液 20mL,加
入待测元素标准溶液 ,按样品处理项处理后定至容 50 mL,与原供试品溶液同时平行测定 7次 ,各元素的回
收率在 95.1 % ～ 104.0%。结果见表 3。
·58· 绵阳师范学院学报(自然科学版) 第 29卷
表 3　方法的精密度和回收率
Tab.3　Precisionandrecoveryofthemethod(n=7)
元素 RSD/% 测定值 /μg 标准加入量 /μg 测定值 /μg 回收率 /%
Fe 1.3 549.9 200.0 740.3 95.1
Zn 0.9 15.8 30.00 44.9 97.1
Cu 0.3 4.24 3.60 7.97 103.6
Mn 0.8 36.5 40.00 76.3 99.5
Ca 0.2 3708 2000.0 5720 100.6
Mg 1.4 306.4 300.00 616.9 103.5
K — — 20.00 20.5 102.7
Co 1.7 1.70 3.00 4.82 104.0
Cr 2.9 5.33 10.00 15.7 103.2
Ni 2.1 2.51 5.00 7.46 99.0
2.4　干扰试验
供试样品中微量元素含量差异较大 ,根据具体情况研究了各分析元素相互干扰试验 。结果各待测元
素之间在本试验体系条件不存在相互干扰情况 ,在检测过程中可不予考虑。
2.5　样品分析
按 1.3节处理供样品 ,火焰原子吸收分光光度法在优化后的仪器工作条件下测定 ,结果见表 4。测定
实验均通过空白参比校正 。
表 4 　样品分析结果
Tab.4　Analyticalresultsofsamples(μg· g- 1)
诱变根 野生根 诱变茎 野生茎 诱变叶 野生叶 诱变花 野生花
Fe 2469.9 736.7 665.8 559.4 1694.2 1007.1 120.6 83.7
Zn 41.8 42.6 39.4 41.2 63.2 71.1 41.7 37.5
Cu 13.5 8.32 6.25 6.30 12.5 13.5 27.0 18.7
Mn 64.9 30.9 44.7 35.7 74.4 67.9 36.9 31.4
Ca 14597.1 9542.3 18495.3 15751.1 15036.8 17124.7 14621.5 15244.9
Mg 2179.2 2275.9 2952.2 2082.6 3290.3 2469.1 1019.9 1024.7
K 0 0 0 0 0 0 0 0
Co 14.9 13.1 16.7 7.72 20.3 11.3 7.72 2.31
Cr 30.0 30.0 30.0 30.0 20.0 40.0 20.0 30.0
Ni 19.5 15.7 17.6 17.6 17.6 17.6 17.6 15.4
2.6　结果
SP4的突变系与野生对照植株相比较:在根中 , Fe、Cu、 Mn、 Ca、 Co、Ni6种元素的含量为未经搭载亲本
的 335.81%、162.38%、209.89%、152.97%、113.17%、123.71%,呈不同程度的升高 ,以 Fe的升高最高;Cr
的含量未发生变化;Zn、Mg2种元素的含量为未经搭载亲本的 98.22%和 95.75%,略有下降 。在茎中 , Fe、
Mn、Ca、Mg、Co5种元素的含量为未经搭载亲本的 119.02%、125.32%、117.76%、141.75%、216.84%,呈
不同程度的升高 ,以 Co的升高最大;Cu、Cr、Ni3种元素的含量未发生变化;Zn元素的含量为未经搭载亲本
的 95.51%,略有下降 。在叶中 , Fe、Mn、Mg、Co4种元素的含量为未经搭载亲本的 168.22%、109.51%、
133.26%、179.52%,呈不同程度的升高 ,以 Co的升高最大;Ni元素的含量未发生变化;Zn、Cu、Ca、Cr元素
的含量为未经搭载亲本的 88.78%、92.31%、87.81%、50%,下降显著 ,以 Cr的含量下降最大 。在花瓣中 ,
Fe、Zn、Cu、 Mn、Co、Ni6种元素的含量为未经搭载亲本的 144.08%、111.18%、145.35%、117.83%、334.
19%、114.07%,呈不同程度的升高 ,以 Co的升高最高;Ca、Mg、Cr3种元素的含量为未经搭载亲本的 95.
91%、99.53%和 66.67%,略有下降。
此外 ,航天诱导凤仙花 SP4植株与未经搭载亲本四个部位的 K元素含量均为 0。
·59·第 5期 罗英等:航天诱导凤仙花 SP4植株 10种微量元素含量变化
3　结论
实验结果表明:本方法具有较高的灵敏度和准确性 ,各金属元素的回收率为 97.2% ～ 103.2%, RSD<
2.7%。航天诱导凤仙花 SP4植株与未经搭载亲本的根 、茎 、叶 、花瓣含有被测定的 9种金属元素 ,这些包括
人体必需的微量元素 Cu, Zn, Fe, Mn, Co, Ni, Cr, Ca, Mg。航天诱导对凤仙花植株的微量元素的积累产
生了重要的影响 ,使有的微量元素含量升高 ,例如在根中 , Fe的含量是对照植株的 3.36倍 ,有的微量元素
含量降低 ,例如在叶中 , Cr元素的含量为未经搭载亲本的 50%。这些元素是人体必需的微量元素 , 它们对
人体的正常生理活动 、生长发育 、增强体力 、抗击疾病和防止衰老都起着非常重要的作用 [ 10-11] ,更重要的
是对许多生物分子的活性起到调控作用。实验结果可为揭示航天诱变对植物微量元素变化的影响 ,研究
风仙花药理 、药效 ,综合研发利用风仙花资源提供科学依据。
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TheContentsofTenTraceElementsinSpaceInducedImpatiensSP4
LUOYing, LUOMing-hua
(SchoolofLifeScienceandBiotechnology, MianyangNormalUniversity, Mianyang, Sichuan　621000)
Abstract:Thecontentsofthetraceelements:Ca, Mg, K, Cu, Zn, Mn, Cr, Co, NiandFeintheImpati-
ensbalsaminahavebeendeterminedbyflameatomicabsorptionmethod.Theresultsindicatethat:(1)There-
coveryisabout97.2%-103.2%, andtheRSD<2.7%, withgoodaccuracyandprecision.(2)Spaceflightin-
ducesthevariationofthecontentoftraceelements, thecontentofFeintherootsofmutantlineinSP4generation
is3.36 timeshigherthanthoseofCKandthecontentofCrintheleavesofmutantlineisonly50% ofthatin
CK.Theessentialtraceelementsforhumanbeing:Zn, Fe, Mn, Cu, arehigherincontent.
Keywords:Impatiensbalsamina;flameatomicabsorption;traceelement
·60· 绵阳师范学院学报(自然科学版) 第 29卷